CN104658928A - 用于基板的贯通式炉和裸片结合器 - Google Patents

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Abstract

本发明提供用于基板的贯通式炉和裸片结合器。用于基板(3)的贯通式炉包括：炉(1)，炉(1)具有通道(2)；和运输系统，用于将基板(3)运输通过通道(2)。通道(2)由基部(4)、前侧壁(5)、后侧壁(6)和顶部(7)界定。基部(4)包含多个第一孔(8)，所述多个第一孔(8)能够连接到保护气体源(9)，使得在操作期间能够供给保护气体。通道(2)的前侧壁(5)包括纵向狭缝(11)，纵向狭缝(11)平行于通过方向(10)延伸且由底边缘(12)和上边缘(13)界定。运输系统包括至少一个夹子(15)，用于将基板(3)运输通过通道(2)。夹子(15)能沿通道(2)的纵向狭缝(11)来回移动。这样的贯通式炉特别适于用于软焊裸片结合器中。

Description

用于基板的贯通式炉和裸片结合器
技术领域
本发明涉及一种用于基板的贯通式炉。贯通式炉包括带有工作开口的至少一个处理站，在所述至少一个处理站处，在该领域中通常被称为“裸片”的部件被施加到基板。该发明进一步涉及具有这样的贯通式炉的安装设备，该安装设备被称为裸片结合器。“裸片”的示例尤其是半导体芯片而且是电容器、金属片晶(platelet)等。
背景技术
在半导体芯片的安装中一般惯例是：借助于焊料将半导体芯片(主要是功率半导体)连接到基板，以便经由焊料连接确保在操作期间发生的从半导体芯片的热损失的有效耗散。然而，其它“裸片”也被焊接到基板上。
金属基板(所谓的引线框)主要被用作基板，其中半导体芯片被焊接到芯片岛上，芯片岛被一个接一个地布置并且优选地彼此相邻。也使用单位基板，单位基板也被称为所谓的单一基板。这样的单位基板由陶瓷片晶组成，例如，该陶瓷片晶在两侧上被金属层覆盖。基板在循环中通常被供给到焊接站、分配站、然后到结合站，在焊接站处施加焊料，在分配站处将焊料分配在基板位置上，在结合站处借助于拾放(pick-and-place)系统将半导体芯片放置在液态焊料部分上。引线框包括沿它们的纵向边缘布置的孔，销或指形件接合到这些孔中用于运输引线框。适于该处理的裸片结合器由申请人以名称DB2009 SSI出售。该裸片结合器包括贯通式炉，该贯通式炉被形成为通道或隧道，基板通过该通道或隧道被运输到焊接站、分配站和结合站。借助于指形件进行基板的向前进给，这些指形件设有齿，能够被升降和来回移动，其中每个指形件在向前方向上移动基板。
发明内容
该发明是基于开发具有较灵活运输系统的贯通式炉的目的。
根据该发明，用于基板的贯通式炉包括炉和运输系统，所述炉具有通道，所述运输系统用于将所述基板运输通过所述通道，其中
所述通道由基部、前侧壁、后侧壁和顶部界定，
所述基部包含多个第一孔，所述多个第一孔能够连接到保护气体源，以便在操作期间供给保护气体，
所述通道的所述前侧壁包括纵向狭缝，所述纵向狭缝平行于通过方向延伸，并且所述纵向狭缝由底边缘和上边缘界定，
所述运输系统包括至少一个夹子，所述至少一个夹子用于将所述基板运输通过所述通道，并且
所述夹子能够沿着所述通道的所述纵向狭缝来回移动。
优选地，在所述纵向狭缝的所述底边缘的与所述通道面对的一侧上布置多个第二孔，所述多个第二孔能够连接到所述保护气体源。
优选地，所述纵向狭缝的所述底边缘由窄条形成，所述窄条相对于所述通道的所述基部被降低预定距离。
可以在所述纵向狭缝的所述底边缘的所述窄条中形成沟槽，并且所述第二孔可以通入到所述沟槽中。
所述通道可以被再分成至少两个区域，并且所述沟槽可以至少在从一个区域到下一个区域的一个过渡点处被分隔壁中断。
所述通道可以被再分成至少两个区域，
每个区域可以与若干所述第二孔关联，并且
同一区域的所述第二孔可以彼此连接并且可以能够经由单独的流量控制阀连接到所述保护气体源。
根据该发明，裸片结合器具有贯通式炉，所述贯通式炉包括加热区域和冷却区域，所述加热区域和所述冷却区域被再分成若干区域，并且所述裸片结合器被编程用于输入参数并用于根据这些参数将所述基板运输通过所述贯通式炉，所述参数为每个区域确定温度并确定运输速度和/或停留时间。
附图说明
被并入到该说明书并且组成该说明书的一部分的附图示出本发明的一个或更多个实施例，并且附图与详细的说明一起用于解释该发明的原理和实施。附图没有按比例画出。在附图中：
图1、图2示出根据第一实施例和第二实施例的用于基板的贯通式炉的部分的顶视图；
图3示出该贯通式炉的剖视图；并且
图4示出图3的放大剖面图。
具体实施方式
图1和图2示出根据第一实施例和第二实施例的用于基板的贯通式炉的部分的顶视图，这些部分对于理解该发明是必要的。基板例如是具有多个芯片岛的引线框，或者是单位基板。图3示出根据图2的实施例的贯通式炉的横向于通过方向延伸的剖视图。图4示出图3的放大剖面图。贯通式炉包括：炉1，该炉1具有通道2；和运输系统，该运输系统用于将基板3运输通过该通道2到处理站或到若干接连布置的处理站。这样的处理站例如是焊接站、分配站和结合站，在焊接站处将焊料施加到基板，在分配站处将焊料分配在基板位置上，在结合站处将半导体芯片施加到基板。当半导体芯片或基板的后侧已经被涂布有继而导致焊接连接的相应物质时，能够省略焊接站和分配站。通道2由基部4、前侧壁5、后侧壁6和顶部7界定。该顶部7在处理站处设有相应的工作开口。基部4设有多个第一孔8，在操作期间能够经由所述多个第一孔8输送由保护气体源9供给的保护气体。经常使用的保护气体是氮气、合成气体或其它反应气体。重要的是保护气体不包含任何氧气。在基部4中第一孔8的密度通常在通道2的不同区域中不同。第一孔8的密度和/或它们的直径能够尤其在处理站的区域中较大，因为保护气体的一部分经由相应的工作开口逸出。通道2的前侧壁5包括纵向狭缝11，该纵向狭缝11平行于通过方向10延伸。纵向狭缝11由底边缘12和上边缘13界定，其中底边缘12与基部4齐平，或者如图3中所示相对于基部4降低该底边缘12。运输系统包括至少一个夹子15，所述至少一个夹子15具有两个夹爪用于将基板3运输通过通道2。夹子15被安装在导轨16(仅部分地示出)上并且能够被来回移动，该导轨16平行于通道2的纵向狭缝11延伸。所述至少一个夹子15将基板3一个接一个地运输到炉1的处理站。为了图示的清晰的原因，图1和图2示出仅一个基板3和仅一个夹子15。
基部4优选地由所谓的嵌件(inserts)17形成，这些嵌件17在与通道2的基部4相反的一侧上形成有通道和凹陷，这些通道和凹陷将保护气体引导到第一孔8。电加热器被布置在基部4中，以便加热炉1。
在底边缘12的与通道2面对的一侧上有利地布置多个第二孔18，其中保护气体也能够被供给到第二孔18，以便因此形成气浴(gasshower)。从第二孔18喷出的保护气体靠着基板3的底侧流动并且之后流到周围环境中，因此形成气帘，该气帘防止周围空气的氧气穿透到通道2中。
保护气体绕基板3的在纵向狭缝11处在通道2外突出的部分涡旋，并且保护气体沿着炉的外侧向上流动。保护气体也在炉的纵向狭缝11的上边缘13和基板3之间从炉逸出，并且与从下方升起的保护气体一起形成第二气帘。所述两个气帘防止周围空气的氧气穿透到在通道2的内部中的热基板3，并且因此防止基板3的表面的氧化。基板3的氧化大部分发生在基板3的从通道2突出的部分上。
气帘也防止伯努利效应的发生：在没有气帘的情况下，由于伯努利效应，在通道2的内部中流动到入口开口23或出口开口25或流动到顶部7中的处理开口的保护气体将在纵向狭缝11中产生负压，并且将因此吸入周围空气。
为了防止从纵向狭缝11吹出的保护气体与周围空气的涡旋并且因此防止周围空气的氧气的渗透，从第二孔18吹出的保护气体应该作为恒定层流到达周围环境。为了以优化方式支持该目标的实现，有利地附加执行下列措施a)或措施a)和b)两者：
a)纵向狭缝11的底边缘12由窄条形成，该狭条相对于通道2的基部4被降低预定距离；
b)在底边缘12的窄条中形成沟槽14，并且第二孔18通入到基部4和/或沟槽14的侧壁中。在图2至4中示出该实施例。
贯通式炉的通道2典型地被再分成至少两个区域，即用于基板3的受控加热的至少一个预热区域、至少一个处理区域和可选地用于基板3的受控冷却的至少一个冷却区域。单独的加热与每个区域关联，使得在每个区域中温度都能够自由地编程。
若干第一孔8和若干第二孔18与每个区域关联。这意味着：每个区域的第一孔8彼此连接，并且每个区域的第二孔18彼此连接。将保护气体供给到一个区域的相互连接的第一孔8和一个区域的相互连接的第二孔18优选地经由不同的气体线路20和能单独调节的流量控制阀21进行，使得能够对于每个区域单独地设定并且根据在通道2中以及在限制通道2的气帘中两者所需优化地设定保护气体的供给。
沟槽14能够至少在从一个区域到下一个区域的个别过渡点处被分隔壁19中断，因为对于保护气体或保护气体的流动性的要求能够在各区域中不同。分隔壁19也提供在如下方面中的支持：在恒定层流通过纵向狭缝11到周围环境的情况下，保护气体流入到各个区域中到最高可能的程度。
第二孔18、沟槽14和/或底边缘12的降低能够在纵向狭缝11的整个长度上延伸，或者如图1和2中所示，可以在通道2的入口开口23之后的短部22上和在通道2的出口开口25之前的短部24上省略。
在运输期间，基板3从通道2突出到小程度，使得基板3能够被夹子15夹持并被运输。夹子15不突出到纵向狭缝11中。运输设备优选地设定成在向前运输期间略微提起基板3，使得基板3不在通道2的基部4上滑动。在纵向狭缝11的上边缘13和通道2的基部4之间的距离因此被定尺寸到足够大的程度。
该发明允许构建贯通式炉，在贯通式炉中加热区域和/或冷却区域被再分成若干区域，在所述若干区域中不同的温度占优，并且具有能自由编程的夹子的运输系统允许根据预定温度和时间表将基板运输通过贯通式炉。根据该发明的用于“裸片”的自动安装机包含根据该发明的贯通式炉并且优选地被编程用于输入参数，该自动安装机在该领域中被称为裸片结合器或者也被称为软焊裸片结合器，该自动安装机被设定用于将裸片例如半导体芯片焊接到基板上并用于根据这些参数将基板运输通过贯通式炉，所述参数为每个区域确定温度并确定运输速度和/或停留时间。参数的输入在设定期间即在常规安装操作之前进行。
贯通式炉以及裸片结合器也能够被用于使基板与除了在上述实施例中提及的半导体芯片之外的部件或裸片配合。
虽然该发明的实施例和应用已经被示出和描述，但是对于受益于该公开的本领域技术人员将显而易见的是：在不偏离这里的发明概念的情况下，与上述不同的更多变型是可行的。因此，除了在权利要求的精神及它们的等同物中之外，该发明不被限制。

Claims (7)

1.用于基板(3)的贯通式炉，包括炉(1)和运输系统，所述炉(1)具有通道(2)，所述运输系统用于将所述基板(3)运输通过所述通道(2)，其中
所述通道(2)由基部(4)、前侧壁(5)、后侧壁(6)和顶部(7)界定，
所述基部(4)包含多个第一孔(8)，所述多个第一孔(8)能够连接到保护气体源(9)，以便在操作期间供给保护气体，
所述通道(2)的所述前侧壁(5)包括纵向狭缝(11)，所述纵向狭缝(11)平行于通过方向(10)延伸，并且所述纵向狭缝(11)由底边缘(12)和上边缘(13)界定，
所述运输系统包括至少一个夹子(15)，所述至少一个夹子(15)用于将所述基板(3)运输通过所述通道(2)，并且
所述夹子能够沿着所述通道(2)的所述纵向狭缝(11)来回移动。
2.根据权利要求1所述的贯通式炉，其中在所述纵向狭缝(11)的所述底边缘(12)的与所述通道(2)面对的一侧上布置多个第二孔(18)，所述多个第二孔(18)能够连接到所述保护气体源(9)。
3.根据权利要求1或2所述的贯通式炉，其中所述纵向狭缝(11)的所述底边缘(12)由窄条形成，所述窄条相对于所述通道(2)的所述基部(4)被降低预定距离。
4.根据权利要求3所述的贯通式炉，其中在所述纵向狭缝(11)的所述底边缘(12)的所述窄条中形成沟槽(14)，并且所述第二孔(18)通入到所述沟槽(14)中。
5.根据权利要求4所述的贯通式炉，其中所述通道(2)被再分成至少两个区域，并且所述沟槽(14)至少在从一个区域到下一个区域的一个过渡点处被分隔壁(19)中断。
6.根据权利要求1至5中的任一项所述的贯通式炉，其中
所述通道(2)被再分成至少两个区域，
至少一个区域与若干所述第二孔(18)关联，并且
同一区域的所述第二孔(18)彼此连接并且能够经由单独的流量控制阀(21)连接到所述保护气体源(9)。
7.裸片结合器，具有根据权利要求1至6中的任一项所述的贯通式炉，其中所述贯通式炉包括加热区域和冷却区域，所述加热区域和所述冷却区域被再分成若干区域，并且所述裸片结合器被编程用于输入参数并用于根据这些参数将所述基板运输通过所述贯通式炉，所述参数为每个区域确定温度并确定运输速度和/或停留时间。
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